Author Affiliations
Abstract
1 Nanjing University of Posts and Telecommunications, Institute of Advanced Materials, Key Laboratory for Organic Electronics and Information Displays and Jiangsu Key Laboratory for Biosensors, Nanjing, China
2 Northwestern Polytechnical University, Xi’an Institute of Flexible Electronics, Institute of Flexible Electronics, Frontiers Science Center for Flexible Electronics, MIIT Key Laboratory of Flexible Electronics, Shaanxi Key Laboratory of Flexible Electronics, Xi’an Key Laboratory of Flexible Electronics, Xi’an Key Laboratory of Biomedical Materials and Engineering, Xi’an, China
Organic photoresponsive materials can undergo various reversible variations in certain physical and chemical properties, such as optical properties, electrochemical properties, conformation, and conductivity, upon photoirradiation. They have been widely applied in various optoelectronic fields, especially in information storage. We summarize research progress on organic photoresponsive materials for information storage. First, the design strategies and photoswitching mechanisms for various kinds of organic photoresponsive materials, including small organic molecules, metal complexes, polymers, supramolecules, and cholesteric liquid crystals, are systematically summarized. These materials exhibit reversible changes of absorption and/or emission properties in response to different wavelengths of light. Subsequently, the applications of these organic materials in information storage, such as data (re)writing and erasing, encryption and decryption, and anticounterfeiting, are introduced in detail. Finally, the current challenges and future directions in this rapidly growing research field are discussed. The review will provide important guidance on the future works about the design of excellent organic photoresponsive materials for optoelectronic applications.
organic photoresponsive materials photochromism photofluorochromism information storage Advanced Photonics
2021, 3(1): 014001
1 上海应用技术大学 材料科学与工程学院, 上海201418
2 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 济南250100
3 上海电机学院 材料科学与工程学院, 上海201306
稀土离子掺杂铁电陶瓷是一类新型光致变色材料, 在光开关、光信息存储等领域具有潜在应用价值。本研究采用水热法制备了(K0.5 Na0.5)1-xEuxNbO3(KNN:xEu)前驱体粉体, 随后利用高温烧结得到对应陶瓷样品。在465 nm激发下, 观察到615 nm处有强的红色发光, 对应于Eu 3+的 5D0→ 7F2跃迁。通过紫外光照射, KNN:Eu陶瓷从乳白色变为深灰色。随后经过200 ℃加热10 min, 着色陶瓷又变回到初始颜色, 显示出良好的光致变色行为。紫外照射和反复加热循环可以有效调控该陶瓷的发光强度。且经过多次循环之后, 发光强度没有明显衰减。在紫外光照射下, KNN:0.06Eu陶瓷发光强度的可调比(ΔRt)高达83.9%, 说明发光具有良好的可调性。进而结合发光中心和色心之间的能量转移, 对KNN:Eu陶瓷的光致变色和发光机理进行了解释。
K0.5Na0.5NbO3(KNN) 发光 光致变色 K0.5Na0.5NbO3(KNN) luminescence photochromism
1 广东第二师范学院化学系,广州 510303
2 汕头大学理学院,汕头 515063
以5-偶氮四唑水杨酸(H3ASA)和CdCl2·2.5H2O为原料,通过常规溶液法合成了一个镉配合物 ［Cd(H2ASA)2(H2O)2］n(1)。通过X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、元素分析、红外光谱、热重分析、紫外光谱进行结构解析和性质表征。结果表明配合物1属于三斜晶系,Pī空间群,晶胞参数为a=0.702 39(5) nm,b=0.735 15(6) nm,c=1.229 41(7)nm,α=82.557(5)°,β=75.453(6)°,γ=61.882(8)°,V=0.541 90(8) nm3,Z=1,μ=1.083 mm-1,Dc=1.884 g/cm3。配合物1中具有H2ASA-,作为μ2-桥联配体连接两个不同的Cd(II)离子形成无限一维链结构,相邻直链通过O…O、O…N氢键和π-π堆积作用形成三维超分子框架。紫外光谱测试表明配合物1在365 nm紫外光照射下具有光致异构性质。
镉配合物 偶氮化合物 溶液法 晶体结构 光致变色 cadmium complex azo compound solution method crystal structure photochromism
皖西学院 电气与光电工程学院, 安徽 六安 237012
以Na2MoO4·2H2O和C2H5HS为原料, 采用水热法和光照法制备了MoO3/MoS2复合结构.使用透射电子扫描显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱仪和紫外可见分光光度计等手段表征了样品的形貌、结构和光致变色性能.结果表明：所制备的样品呈纳米线束状结构.当Na2MoO4·2H2O和C2H5HS比例为1∶3时, 样品呈黄色; 当Na2MoO4·2H2O和C2H5HS比例为1∶3以下时, 样品呈蓝色.所制备样品具有光致变色效应, 当Na2MoO4·2H2O和C2H5HS比例为1∶2时, 材料的光致变色性能最好.优异的光致变色性能归因于MoO3/MoS2复合结构具有合适的能带结构, 从而有效地分离光生载流子, 抑制了电子和空穴的复合.
三氧化钼 硫化钼 复合结构 光致变色 水热法 MoO3 MoS2 Composite Structures Photochromism Hydrothermal Method
武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
以钨酸钠为钨源, 硝酸钕为钕源, 加入硫酸钾作为矿化剂, 在120℃条件下通过水热法成功合成了六方相钕掺杂三氧化钨纳米粉.采用X射线衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱分别对掺杂纳米粉的物相、形貌和掺杂成分进行了研究.结果表明, 钕离子成功掺杂进入三氧化钨晶格当中, 使一部分钨离子转为+5价, 从而使电子从价带激发到导带并且增加了光生电子-空穴对的数量, 导致其对激发光具有更大的吸收能力, 光致变色性能也得到了较大的增强.在钕离子掺杂浓度为5.63%时, 材料的光致变色性能最好, 其色差值为纯三氧化钨色差值的13倍.
稀土掺杂 光致变色材料 水热法 六方晶相 三氧化钨 Tungsten oxide Powder Rare earth ions doping Photochromism Hydrothemal methods
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Frontiers of Optoelectronics
2018, 11(4): 317–332
1 长春理工大学 理学院, 长春 130022
2 微光夜视技术重点实验室, 西安 710065
3 东北师范大学 生命科学学院, 长春 130024
螺吡喃聚合物薄膜在短波辐照后的曝光灵敏度和偏振敏感性均得到显著提升.基于这一特性, 在线偏振的蓝紫光(405 nm)伴随下, 用两束耦合的绿光(532 nm)以s-p的记录模式在螺吡喃掺杂的PMMA聚合物薄膜上构建全息光栅, 并通过低功率红光(632.8 nm)进行探测.在405 nm和532 nm 双光子共同作用下, 衍射效率动力学特性强烈依赖于辅助光功率.研究发现, 405 nm激光辐照产生了两种作用：一方面为记录光提供了可取向的部花青分子;另一方面, 扰乱了532 nm激光形成的折射率光栅并降低了部花青分子的转化活性.考虑到光栅随机光场区的部花青分子聚集体的存在, 本文建立了包含衍射效率与各分子光响应速率关系的理论模型.实验数据与拟合结果精准吻合, 有效地解释了偏振全息记录中螺吡喃与部花青分子相互转化的微观机制.
全息光栅 偏振 动力学 螺吡喃 部花青 光化学反应 光致变色 Holographic gratings Polarization Kinetics Spiropyran Merocyanine Photochemical reactions Photochromism
1 湛江师范学院 化学科学与技术学院
2 广东高校新材料工程技术开发中心, 广东 湛江 524048
3 高分子材料工程国家重点实验室(四川大学), 成都 610065
以偶氮间苯二酚磺酸和4,4∕-二苯甲烷二异氰酸酯为原料, 利用偶氮间苯二酚磺酸的羟基、磺酸基与4,4∕-二苯甲烷二异氰酸酯分子中的异氰酸酯基, 通过A2+B3方法缩聚合成超支化偶氮聚氨酯, 利用合成聚合物分子外围的羟基与丁二酸酐/偏苯三酸酐反应, 改善超支化偶氮聚氨酯的溶解性.并通过IR、TG等对目标聚合物进行表征.采用UV-Ｖis光谱研究了合成偶氮聚合物的光致变色特性.结果表明: 目标偶氮聚氨酯π→π*跃迁最大吸收峰为425 nm, 偏苯三酸酐改性超支化偶氮聚氨酯与超支化偶氮聚氨酯π→π*跃迁最大吸收峰基本一致, 丁二酸酐改性超支化偶氮聚氨酯偶氮基团π→π*跃迁最大吸收峰由425 nm红移至501 nm.
超支化 偶氮聚氨脂 合成 光致变色 Hyperbranched Azo polyurethane Synthesis Photochromism
采用光催化还原法在不同温度热处理的TiO2薄膜表面沉积Ag纳米颗粒，制备了Ag/TiO2纳米薄膜材料。通过UV-Vis吸收光谱表征对比了不同温度热处理的TiO2对Ag粒子光催化沉积的影响，发现500℃退火处理TiO2薄膜较利于Ag纳米粒子的光催化沉积；在650 nm红色激光照射下，500℃退火处理的Ag/TiO2样品具有明显的光致变色现象，对此变色过程中涉及的机理进行了讨论，且发现随着Ag纳米颗粒光催化沉积时间的增长，Ag/TiO2薄膜光致变色的响应速率提高，但Ag纳米颗粒过多会抑制Ag/TiO2薄膜的变色响应速率。
光学材料 Ag/TiO2薄膜 光致变色 光催化还原 optical material Ag/TiO2 film photochromism photocatalytic reduction
桂林理工大学化学与生物工程学院 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室, 广西 桂林541004
制备了间氨基苯甲酸缩3,5-二氯水杨醛希夫碱, 利用红外(IR)、核磁(1H NMR)、质谱(MS)和元素分析对化合物结构进行了表征。研究了它的荧光性质和热稳定性。对化合物的紫外可见(UV-Vis)光谱和荧光光谱的研究表明, 该化合物在DMF溶液中具有较好的光致变色和热致变色性能。化合物的吸光度值和最大发射波长与时间或温度呈线性关系, 进一步说明该化合物是性能良好的光致变色及热致变色材料。
希夫碱 光致变色 热致变色 Schiff bases photochromism thermochromism
